(57)【要約】      （修正有）【課題】  初期特性に優れるとともに経時劣化の少ない機能性有機材料素子を提供する。【解決手段】  基板１と、前記基板上に、一対の電極層２，６とその電極層間に配設された機能性有機材料層を備える積層体１１と、前記積層体の外表面側を覆って前記基板上に設置されてなるシールド部材８とを有し、前記電極層の少なくとも一方の電極層からの取り出し電極は前記シールド部材と前記基板との間を延出して配設されてなる機能性有機材料素子であって、前記シールド部材の周縁部は融着によって接合する接着部材７により前記基板と接合されており、少なくとも前記取り出し電極と前記シールド部材の周縁部が対向する領域では前記取り出し電極上に酸化マグネシウム及び酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種の無機酸化物層が配設され、前記無機酸化物層９を介して前記接着部材が配設されてなる機能性有機材料素子。【選択図】      図１
2006352044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に、一対の電極層とその電極層間に配設された機能性有機材料層を備える積層体と、前記積層体の外表面側を覆って前記基板上に設置されてなるシールド部材とを有し、前記電極層の少なくとも一方の電極層からの取り出し電極は前記シールド部材と前記基板との間を延出して配設されてなる機能性有機材料素子であって、前記シールド部材の周縁部は融着によって接合する接着部材により前記基板と接合されており、少なくとも前記取り出し電極と前記シールド部材の周縁部が対向する領域では前記取り出し電極上に酸化マグネシウム及び酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種の無機酸化物層が配設され、前記無機酸化物層を介して前記接着部材が配設されてなる機能性有機材料素子。
【請求項２】
前記基板と前記積層体との間に断熱性材料層を有する請求項１に記載の機能性有機材料素子。
【請求項３】
前記シールド部材は内部に凹部を有するキャップ形状であり、前記シールド部材の内壁部に断熱性材料層を有する請求項１又は２に記載の機能性有機材料素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の機能性有機材料素子からなる有機太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機太陽電池、有機ＥＬなどに用いられる機能性有機材料層を有する機能性有機材料素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料の中には電気を流す性質を持つものが古くから知られており、これまでに有機半導体、有機金属、有機超伝導体等の様々な物質の研究が進められている。その中で有機ＥＬ素子や有機太陽電池などの機能性有機材料層を有する機能性有機材料素子は開発が盛んに行われており、有機太陽電池は簡単なプロセスで大面積化が可能なことから注目されている。
【０００３】
有機太陽電池としては近年スイスのローザンヌ工科大学のGratzelらにより多孔質酸化チタン、ルテニウム色素、ヨウ素とヨウ素イオンを用いた光化学反応に基づく色素増感型太陽電池が１０％という高い変換効率を有することが発表されている（非特許文献１）。
【０００４】
また、上記とは異なる有機薄膜型太陽電池においても、低分子材料の電子供与性材料（ドナー）と電子受容性材料（アクセプター）を用いて真空蒸着法により形成した低分子型有機薄膜型太陽電池で３．６％の変換効率を得たことが報告されている（非特許文献２）。
【０００５】
さらに、共役ポリマーとフラーレン誘導体との混合膜を用いた有機太陽電池では２．５％の変換効率を得たことが報告されている（非特許文献３）。
【０００６】
一方、上記のような各種の有機材料を用いた有機太陽電池などの機能性有機材料素子は長期間の寿命に問題があることが指摘されており、これは素子に水分などが侵入することによる化学的変化が影響を及ぼしていると考えられている。
【０００７】
例えば、有機太陽電池では発電層である機能性有機材料層を有する積層体が形成された基板をエポキシ樹脂などの接着剤によりシールド部材の周縁部と接合し封止することが行われているが、樹脂系接着剤では密閉性が未だ不十分で水分及び酸素の透過を十分に低減することができず、長期の使用により経時劣化が生じ太陽電池として使用する場合には変換効率の低下が大きいという問題がある。
【０００８】
上記の封止の問題を素子の封止構造により解決する手段として基板上に電極層、機能性有機材料層を積層した積層体に取り出し電極を形成する場合に、基板周辺部に金属性枠体を非透湿的に接合し、シールド部材である金属性保護蓋で積層体が設けられた基板の一面側を溶接により封止すると共に、この基板を貫通するように取り出し電極を付設し、貫通孔周りを溶融ガラスあるいは熱硬化型接着剤で封止することにより非透湿性を確保することが提案されている（特許文献１）。
【０００９】
しかしながら、このような基板を穿設して基板の反対面から電極を取り出す構成では、封止箇所が増え密閉性が低下するとともに接合工程も増加することとなる。
【００１０】
また、接着部材自体の密閉性を向上するためシールド部材と基板との接合に低融点ガラス、低融点はんだなどの融着によって接合する接着部材を用いることも提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００３−３１７９３８号公報
【特許文献２】特開平１０−１２５４６３号公報
【非特許文献１】B. O’Reagan, M.  Gratzel, Nature, 353, 737(1991)
【非特許文献２】P. Peumans and S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett. 79, 126(2001)
【非特許文献３】S. E. Shaheen, Appl. Phys. Lett. 78, 841(2001)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のような融着によって接合する接着部材を用いる方法によれば樹脂系の接着部材よりも密閉性に優れるものの、積層体を構成する電極層からの取り出し電極がシールド部材と基板との間を延出して配置された構造を有する機能性有機材料素子では取り出し電極上に融着される接着部材が位置することとなる。このため接着部材をレーザなどにより局所的に加熱し融着して接合部分を形成する際に接着部材の下方に配設されている取り出し電極の劣化が起こりやすい。
【００１２】
また、上記のような接着部材はレーザなどにより部分的に加熱されるものの、取り出し電極からの熱伝達やある程度の輻射熱が生ずるためシールド部材内部の積層体を構成する電極層や機能性有機材料層が熱ダメージを受けやすく素子が劣化しやすい。
【００１３】
この結果、このような機能性有機材料素子を太陽電池として利用した場合、変換効率などの初期特性が低下しやすいという問題がある。
【００１４】
本発明は上記問題を解決するものであり、基板上に一対の電極層とその電極層間に配設された機能性有機材料層を備える積層体と、積層体の外表面側を覆って基板上に設置されてなるシールド部材とを有し、少なくとも一方の電極層からの取り出し電極がシールド部材と基板との間を延出して配置された構造を有する機能性有機材料素子において、シールド部材と基板とを接合する場合の密閉性の向上と接着部材により接合する時の熱ダメージによる素子の劣化を防止し、初期特性に優れるとともに経時劣化の少ない機能性有機材料素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、基板と、基板上に一対の電極層とその電極層間に配設された機能性有機材料層を備える積層体と、積層体の外表面側を覆って基板上に設置されてなるシールド部材とを有し、前記電極層の少なくとも一方の電極層からの取り出し電極はシールド部材と基板との間を延出して配置されてなる構造を有する機能性有機材料素子であって、シールド部材の周縁部が融着によって接合する接着部材により基板と接合されているとともに、少なくとも前記取り出し電極と前記シールド部材の周縁部が対向する領域では前記取り出し電極上に酸化マグネシウム及び酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種の無機酸化物層が配設され、前記無機酸化物層を介して前記接着部材が配設されてなる機能性有機材料素子である（請求項１）。
【００１６】
また、本発明は上記請求項１に記載の機能性有機材料素子において、前記基板と前記積層体との間に断熱性材料層を有する機能性有機材料素子である（請求項２）。
【００１７】
さらに、本発明は上記請求項１又は２に記載の機能性有機材料素子において、前記シールド部材は内部に凹部を有するキャップ形状であり、前記シールド部材の内壁部に断熱性材料層を有する機能性有機材料素子である（請求項３）。
【００１８】
そして、本発明は上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の機能性有機材料素子を有機太陽電池として用いることを特徴とするものである（請求項４）。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の請求項１に記載の機能性有機材料素子によれば、融着によって接合する接着部材でシールド部材と基板とが接合されるため水分や酸素の機能性有機材料素子を劣化させる成分の透過が抑えられ高い密閉性が確保されるとともに、取り出し電極とシールド部材の周縁部が対向する領域では取り出し電極上にスパッタ法などによる成膜法によって容易に形成可能な酸化マグネシウム及び酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種の無機酸化物層を介して接着部材が配設されているため、積層体を構成する電極層からの取り出し電極がシールド部材と基板との間を延出して配置されてなる構造を有する機能性有機材料素子であっても、接着部材を融着する際の熱が取り出し電極に伝わり難く、熱ダメージが低減されて取り出し電極の劣化を防ぐことができ、また融着時の熱によりシールド部材内部の積層体への熱伝導及び輻射熱による熱ダメージも低減される結果、初期特性に優れるとともに経時劣化の少ない機能性有機材料素子を提供することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項２に記載の機能性有機材料素子によれば、基板と積層体の間に断熱性材料層を有するため融着時の熱が基板を通して積層体に伝わることをさらに抑制することができる。
【００２１】
また、本発明の請求項３に記載の機能性有機材料によれば、シールド部材がキャップ形状である場合にその内壁部に断熱性材料層を有するため融着時の輻射熱によるシールド部材内部への熱ダメージをさらに低減することができる。
【００２２】
そして、本発明の上記各機能性有機材料素子を有機太陽電池として利用した場合、密閉性に優れるとともに製造時の熱ダメージが低減されるため初期の特性が高いだけでなく変換効率の経時劣化が少ない有機太陽電池を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、有機太陽電池を例に挙げて説明するが、本発明の機能性有機材料素子は同様の機能性有機材料層を素子中の積層体に有する機能性有機材料素子である有機ＥＬ、有機センサーなどの機能性有機材料素子にも適用することができる。
【００２４】
図１は本発明に係る有機太陽電池の一実施形態の断面概略図である。有機太陽電池１００は、正極層２、正孔輸送層３、機能性有機材料層である発電層４、電子輸送層５及び負極層６が順じ積層されてなる積層体１１が透明支持体からなる基板１上に形成されており、この積層体１１の外側表面を覆って基板１上にシールド部材８が設置されている。そして、積層体１１の電極層２及び６の各取り出し電極２ａ及び６ａは基板１上のシールド部材８との間を延出してシールド部材８内部から電流を取り出すように構成されている。なお、本実施の形態では取り出し電極２ａは正極層２を延出した形状で基板１上に形成されており、取り出し電極６ａはシールド部材８の内部で負極層６と接続される構成となっている。
【００２５】
シールド部材８はその中央部が負極層６と離間して対向し、その周縁部は基板１と融着によって接合する接着部材７により基板１と接合されるようになっており、シールド部材８内部の高い密閉性を確保できるようになっていて、封止された内部空間への水分や酸素の侵入を抑制できるようになっている。このような融着によって接合する接着部材７としては低エネルギーで融着可能な低融点ガラス、低融点はんだなどを用いることができる。低融点ガラスとしては、具体的には、例えば、Ｐｂ−Ｂ−Ｓｎ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ系のＴ１８７及びＳｎ−Ｐ−Ｐｂ−Ｏ−Ｆ系の低融点ガラス、あるいは、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｐ−Ｏ−Ｃｌ系低融点ガラス（Ｌ．Ｈｕ＆Ｚ．Ｊｉａｍｇ Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｇｌａｓｓｅｓ３５（１９９３）３８）やＰｂＯ−ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ5系の低融点ガラスを用いることができる。低融点はんだとしては、具体的には、例えば、融点が５００℃以下のはんだで、錫−鉛系合金、錫−アンチモン系合金、ビスマス系合金等が用いられる。
【００２６】
融着に用いられるエネルギーとしては、接着部材７およびその近傍に局所的にエネルギーを与えることが可能なもの、例えば、超音波やレーザなどが好適に利用できる。具体的には、例えば、ＹＡＧレーザ、アルゴンレーザ、エキシマレーザなどを用いることができる。
【００２７】
図２は、上記実施の形態の有機太陽電池をレーザ光により接合する際の接合工程の一例を示す構成図である。なお、図１と同じ構成については同番号を付与して説明を省略する。この図２では、レーザＬは接着部材７にその焦点がくるようにレンズやミラーあるいは光ファイバなどにより調節できるようになっている。
【００２８】
このような接合工程によって接着部材７が溶融することにより基板１とシールド部材８が接合されるが、本発明の機能性有機材料素子は積層体１１を構成する電極層からの取り出し電極２ａ，６ａが基板１とシールド部材８の間を延出して配設される構造としているため、接着部材と取り出し電極が直接接触している場合、この接合時のレーザによって生ずる熱エネルギーが取り出し電極２ａ，６ａを劣化させるとともに、基板１を経由する熱伝導や輻射熱によりシールド部材８内部の積層体１１に熱ダメージが与えられ素子が劣化することとなる。特に取り出し電極２ａでは基板側の電極層を延在して取り出し電極としているため、積層体１１も熱ダメージを受けやすく変換効率などの初期特性の劣化を招くこととなる。
【００２９】
このため本発明は少なくとも取り出し電極とシールド部材の周縁部が対向する領域では取り出し電極上に酸化マグネシウム及び酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種の無機酸化物層９を介して接着部材７を配設することにより接合時に生ずる熱ダメージを防止できるように構成されている。このような無機酸化物層９は酸化マグネシウムの融点が約２８００℃、酸化アルミニウムの融点が約２０００℃でいずれも高融点であり、熱伝導も低いため接着部材７と取り出し電極との中間に形成することにより、シールド部材８側からレーザ光を照射して接着部材７により融着する場合でも熱による変形が抑えられ密閉性を低下させることなく取り出し電極までの熱の伝達を抑制することができる。また、レーザ光を照射することによって生ずる熱が取り出し電極を通じて基板１からシールド部材８内部に伝導することやレーザ光の輻射熱によるシールド部材８内部への熱ダメージを低減することができる。
【００３０】
本発明に用いられる無機酸化物層９を構成する無機酸化物としては酸化マグネシウム、酸化アルミニウムをそれぞれ単独または併用して使用することもできるが、好ましくは酸化マグネシウムのみからなる無機酸化物層または酸化マグネシウムを主体とする無機酸化物層である。
【００３１】
本発明において、無機酸化物層９を形成するには従来から公知の無機酸化物の成膜法であるスパッタ法、イオンプレーティング法、ＥＢ蒸着法などを使用することができる。このような成膜によって直接取り出し電極上に無機酸化物層９を形成しても良いし、さらに無機酸化物層９の上あるいは下にさらに断熱性材料層を形成しても良い。ただし、成膜の簡便性及び密閉性を考慮すると取り出し電極上に直接無機酸化物層９を成膜することが好ましい。
【００３２】
本発明において、無機酸化物層９を形成する領域としては少なくとも取り出し電極とシールド部材８の周縁部が対向する領域に形成されていれば良いが、基板への熱伝導を低下し輻射熱の影響を低減するため接着部材７と対向する基板１上の接合部分全体に形成されていることが好ましい。無機酸化物層９の幅としては接着部材７と対向する取り出し電極の幅より大きいことが好ましい。また、その厚みとしては熱伝導を低減できる厚さであれば特に制限されないが、０．１〜１μｍであることが好ましい。
【００３３】
本発明においては、上記無機酸化物層９とともに断熱性材料層を基板１あるいはシールド部材８に形成することが好ましい。図１において断熱性材料層１０ａは積層体１１及び取り出し電極２ａ，６ａと基板１の中間に配設されており、融着時の熱が基板１を伝ってシールド部材８の内部の積層体１１に与える熱ダメージを低減できるようになっている。また、本発明においては、図１に示すようにシールド部材８がキャップ形状のシールド部材である場合、その周辺部の内壁部に断熱性材料層１０ｂを形成することが好ましい。このような断熱性材料層１０ｂを形成することにより、高エネルギーのレーザ光を用いた場合でもシールド部材８を通過する輻射熱による熱ダメージを低減することができる。
【００３４】
本発明において、上記断熱性材料層１０ａ、１０ｂを構成する断熱性材料としては、具体的には、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＯ２、ＺｒＣなどを挙げることができる。
【００３５】
本発明において、断熱性材料層１０ａあるいは１０ｂを形成する場合には、従来から公知の断熱性材料層の形成方法を使用することができ、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＥＢ蒸着法、インクジェット法、印刷法などを使用することができる。
【００３６】
断熱性材料層１０ａの形成領域として少なくとも基板１とシールド部材８の接合部位に対向する基板上にあることが好ましく、全面に断熱性材料層を形成することがより好ましく、その厚みは、１０〜１００ｎｍとすることが好ましい。また、断熱性材料層１０ｂの形成領域としてはレーザ光による輻射熱を低減するためキャップ形状のシールド部材８の内壁部全体に断熱性材料層を形成することが好ましく、その厚みは、１０〜１００ｎｍとすることが好ましい。
【００３７】
本発明において、基板１としては、光透過性を有するものであればよく無色透明のほかにすりガラス状の半透明のものであってもよい。具体的には、例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどの透明ガラスや、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、エポキシ等の樹脂やフッ素系樹脂等から任意の方法によって作製されたプラスチックフィルムやプラスチック板などを用いることができる。また、基板内に基板母材と屈折率の異なる粒子、粉体、泡等を含有させることによって光拡散効果を付与することもできる。
【００３８】
本発明において、正極層２としては、電池内に発生した正孔を効率良く収集するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が４ｅＶ以上のものを用いることがより好ましい。このような電極材料としては、具体的には、例えば、金などの金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（ＳｎドープＩｎ２Ｏ３）、ＳｎＯ２、ＡＺＯ（ＡｌドープＺｎＯ）、ＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）等の導電性透明材料が挙げられる。
【００３９】
本発明において、正極層２としては、例えば、上記のような電極材料を基板の表面に真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法等の方法により薄膜に形成することによって作製することができる。
【００４０】
本発明において、負極層６としては、発電層４中に発生した電子を効率良く収集するための電極であればよく、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物またはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が５ｅＶ以下のものを用いることがより好ましい。このような電極材料としては、具体的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類の他、これらと他の金属との合金またはアルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の酸化物などの化合物を挙げることができ、例えば、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Ａｌ／ＬｉＦ混合物等が挙げられる。また、アルミニウム、Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３混合物なども使用することができ、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物または金属酸化物を負極層の下地として形成し、その上に前述の仕事関数が５ｅＶ以下である電極材料を１層以上積層して用いてもよい。具体的には、例えば、アルカリ金属／Ａｌの積層、アルカリ金属のハロゲン化物／アルカリ土類金属／Ａｌの積層、Ａｌ２Ｏ３／Ａｌの積層などが挙げられる。
【００４１】
本発明において、負極層６としては、例えば、上記のような電極材料を基板の表面に真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法等の方法により薄膜に形成することによって作製することができる。
【００４２】
本発明において、各電極層からの取り出し電極２ａ及び６ａは、例えば上記正極層の電極材料であるＩＴＯを基板上の所定位置にシールド部材を接合した際にシールド部材の内部から延出して配設されるよう基板側の電極層作製時にパターニングすることによって形成することができる。
【００４３】
本発明において、正孔輸送層３としては、正孔を輸送する能力を有し発電層４からの正孔移動効果を有するとともに、正極に対して優れた正孔移動効果及び電子をブロックする特性を有し、さらに薄膜形成能力の優れた化合物が挙げられる。具体的には、例えば、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）及びポリビニルカルバゾール、ポリシラン、アミノピリジン誘導体、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子等の高分子材料が挙げられる。
【００４４】
本発明において、機能性有機材料層である発電層４は、例えば電子供与体である導電性有機化合物などと電子受容体である化合物半導体などを混合あるいは積層することにより形成される。上記電子供与体としては、具体的には、例えば、フタロシアニン系顔料、インジゴ、チオインジゴ系顔料、キナクリドン系顔料、メタロシアニン化合物、シアニン化合物、スクアリウム化合物、多環芳香族または有機電子写真感光体に用いられる電荷移動剤、電気伝導性有機電荷移動錯体、導電性高分子等が挙げられる。
【００４５】
上記フタロシアニン系顔料としては、中心金属がＣｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｍｇ等の２価のフタロシアニン、無金属フタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニン、インジウムクロロフタロシアニン、ガリウムクロロフタロシアニン等のハロゲン原子が配位した３価のフタロシアニンの他、バナジルフタロシアニン、チタニルフタロシアニン等の酸素が配位したフタロシアニン等が挙げられる。
【００４６】
多環芳香族としては、アントラセン、テトラセン、ペンタセンまたはそれらの誘導体等が、電荷移動剤としては、ヒドラゾン化合物、ピラゾリン化合物、トリフェニルメタン化合物、トリフェニルアミン化合物等が、電気伝導性有機電荷移動錯体としては、テトラチオフルバレン、テトラフェニルテトラチオフルバレン等が挙げられる。
【００４７】
また、電子供与性の導電性高分子としては、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、導電性高分子のオリゴマー等の有機溶媒に可溶なものが挙げられる。
【００４８】
電子受容体としては、化合物半導体ナノ結晶（１〜１００ｎｍ）が好ましい。ナノ結晶の形状としては、ロッド形状、球状、テトラポッド状などが含まれる。具体的な材料としてはＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ等のIII−V族化合物半導体結晶、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ等のII−VI族化合物半導体結晶、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物半導体結晶、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳ等が挙げられる。また、電子を輸送する材料であれば上記化合物半導体に限られず、フラーレン誘導体などからなる低分子材料や導電性高分子なども用いることができる。
【００４９】
本発明において、発電層４としては、例えば、上記のような各材料を真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法等の方法により薄膜に形成することによって作製することができる。
【００５０】
本発明において、電子輸送層５としては、具体的には、例えば、バソクプロイン、バソフェナントロリン及びそれらの誘導体、ＴＰＢＩ（２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリル）トリス−［１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール］）、シロール化合物、トリアゾール化合物、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、ビス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、オキサジアゾール化合物、ジスチリルアリレーン誘導体等が挙げられる。また、電子輸送層の材料の電子移動度としては、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上が好ましく、１０−５ｃｍ２／Ｖｓがより好ましい。
【００５１】
本発明において、シールド部材８としては、従来から公知のディスプレイ基板などに利用されているシールド部材を使用することができ、具体的には、例えば、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３などを主成分とした無アルカリガラスやソーダライムなどを挙げることができる。
【００５２】
なお、本発明の機能性有機材料素子は具体的な各構成の形状、大きさ、基板上の位置などは使用される形態、製造工程等に合せて適宜変更可能である。例えば、上記実施の形態ではキャップ形状のシールド部材が用いられたが、本発明はこれに限られず平板状あるいは円弧状のシールド部材であってもよい。また、上記の有機太陽電池では積層体が正孔輸送層及び電子輸送層を電極層間に有する構成について説明したが、これらの輸送層がない構成であってもよい。さらに、上記の有機太陽電池では積層体の積層構造を基板上に正極層を、対向する電極を負極層とする構成としたが、積層順序を逆にして負極層を基板上に形成し、対向する電極を正極層とする構成とすることもできる。
【００５３】
以下本発明を実施例によってさらに詳細に説明するが、下記実施例は単なる一例であり本発明を限定するものではない。
【実施例１】
【００５４】
ガラス基板上にＤＣスパッタリング装置（アネルバ（株）製）により断熱性材料層としてＳｉ３Ｎ４を２０ｎｍ形成し、その上に正極層となるＩＴＯを同じ装置を用いて基板上の所定箇所に１５０ｎｍ形成した。なお、正極層及び負極層の取り出し電極としてシールド部材を接合した時に各取り出し電極が延出するようＩＴＯをパターニングした。
【００５５】
次に、ＲＦスパッタリング装置（アネルバ（株）製）を用いて基板上のシールド部材と接合される接合部分全面にＭｇＯを２００ｎｍ形成した後、正孔輸送層として正極層上にポリエチレンジオキシチオフェン：ポリスチレンスルフォネート（スタルク社製）をスピンコートにより５０ｎｍ形成した。
【００５６】
得られた基板を露点−７６℃以下、酸素１ｐｐｍ以下のドライＡｒ雰囲気のグローブボックスに移送し、正孔輸送層上に発電層としてポリ（２−メトキシ−５−（３，７−ジメチルオクチルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン（アメリカンダイソース社製）とフラーレン誘導体である［６，６］−フェニルＣ６１−ブチリックアシッドメチルエステル（アメリカンダイソース社製）を質量比１：４の割合で混合させたクロロベンゼン溶液をスピンコーティングにより１００ｎｍ形成した。
【００５７】
上記のようにして得られた発電層上に対向電極としてＡｌ薄膜を真空蒸着法により１５０ｎｍ形成して基板上に積層体を作製し、負極層の取り出し電極と接続した。
【００５８】
次に、得られた基板を−７６℃以下のドライ窒素雰囲気のグローブボックス内に大気に暴露することなく搬送した。
【００５９】
上記とは別に、キャップ形状のＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３製シールド部材を用意し、シールド部材の基板と対向する接合面にＰｂ−Ｂ−Ｓｎ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ系低融点ガラスであるシリカ樹脂ペーストを塗布して接着部材を形成した後、内壁部全周にＲＦスパッタリング装置（アネルバ（株）製）によりＳｉ３Ｎ４を幅２ｍｍ、厚み１μｍ形成した。
【００６０】
グローブボックス内で基板上の積層体の外側表面を覆うように上記シールド部材と基板を貼り合せ、レーザ光をシールド部材側から接着部材に照射することによって接着部材を融着し、接合を行って有機太陽電池を作製した。
【比較例１】
【００６１】
実施例１において、基板上に断熱性材料層を形成せずに直接ＩＴＯを形成し、無機酸化物層を形成せず、シールド部材として内壁部に断熱性材料層を形成していないシールド部材を用いた以外は、実施例１と同様にして有機太陽電池を作製した。
【００６２】
以上のようにして作製した各有機太陽電池を用い、ソーラーシュミレータ（山下電装社製）により擬似太陽光（ＡＭ１．５，１ｓｕｎ）を照射したときの初期特性として、開放電圧（ＶＯＣ）、短絡電流密度（ＪＳＣ）、フィルファクタ（ＦＦ）、変換効率（η）を測定した。また、各有機太陽電池を擬似太陽光（ＡＭ１．５，１ｓｕｎ）下で５００時間放置した後の変換効率（η500）を測定し、各有機太陽電池の初期の変換効率（η）を１００とした時の変換効率を比較した。これらの結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
2006352044.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態における有機太陽電池の断面概略図である。
【図２】本発明の実施の形態における有機太陽電池のレーザにより接合する方法を示す断面概略図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    基板
２    正極層
２ａ  取り出し電極
３    正孔輸送層
４    発電層
５    電子輸送層
６    負極層
６ａ  取り出し電極
７    接着部材
８    シールド部材
９    無機酸化物層
１０ａ  断熱性材料層
１０ｂ  断熱性材料層
１１    積層体
１００  有機太陽電池
【図１】
2006352044.tif 000004
【図２】
2006352044.tif 000005